[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

FI117364B - Energy production arrangement - Google Patents

Energy production arrangement Download PDF

Info

Publication number
FI117364B
FI117364B FI20045190A FI20045190A FI117364B FI 117364 B FI117364 B FI 117364B FI 20045190 A FI20045190 A FI 20045190A FI 20045190 A FI20045190 A FI 20045190A FI 117364 B FI117364 B FI 117364B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
energy
piezo element
electrical energy
piezo
peak value
Prior art date
Application number
FI20045190A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI20045190A (en
FI20045190A0 (en
Inventor
Henrik Huovila
Vesa Kulmala
Original Assignee
Valtion Teknillinen
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valtion Teknillinen filed Critical Valtion Teknillinen
Priority to FI20045190A priority Critical patent/FI117364B/en
Publication of FI20045190A0 publication Critical patent/FI20045190A0/en
Priority to PCT/FI2005/050171 priority patent/WO2005114826A1/en
Priority to CA002567458A priority patent/CA2567458A1/en
Priority to EP05742059A priority patent/EP1751844A4/en
Priority to US11/596,931 priority patent/US7781937B2/en
Publication of FI20045190A publication Critical patent/FI20045190A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI117364B publication Critical patent/FI117364B/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/18Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing electrical output from mechanical input, e.g. generators
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60CVEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C23/00Devices for measuring, signalling, controlling, or distributing tyre pressure or temperature, specially adapted for mounting on vehicles; Arrangement of tyre inflating devices on vehicles, e.g. of pumps or of tanks; Tyre cooling arrangements
    • B60C23/02Signalling devices actuated by tyre pressure
    • B60C23/04Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre
    • B60C23/0408Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre transmitting the signals by non-mechanical means from the wheel or tyre to a vehicle body mounted receiver
    • B60C23/041Means for supplying power to the signal- transmitting means on the wheel
    • B60C23/0411Piezoelectric generators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/18Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing electrical output from mechanical input, e.g. generators
    • H02N2/181Circuits; Control arrangements or methods

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Description

117364117364

EnergiantuotantojärjestelyEnergy production arrangement

Keksinnön ala 5Field of the Invention 5

Nyt esillä oleva keksintö koskee järjestelyä erityisesti pienimuotoiseen sähköenergian tuotantoon. Keksintö koskee sähköenergian tuottamiseen tarkoitettua laitetta, jossa on ensimmäinen piezoelementti, ensimmäisen piezoele-mentin kanssa samalle alustalle sijoitettu toinen piezoelementti, jotka piezo-10 elementit on järjestetty muuntamaan mekaanista energiaa sähköenergiaksi, jonka sähköenergian taso vaihtelee mekaanisen energian vaihteluiden mukaan, ensimmäiseen piezoeiementtiin kytketty ohjauslohko mittaustietojen muodostamiseksi ensimmäisen piezoelementin tuottaman sähköenergian perusteella, ja energiavarasto sähköisen energian varastoimiseksi. Keksintö 15 koskee järjestelmää, joka käsittää sähköenergian tuottamiseen tarkoitetun laitteen, jossa on ensimmäinen piezoelementti, ensimmäisen piezoelementin kanssa samalle alustalle sijoitettu toinen piezoelementti, jotka piezoelementit on järjestetty muuntamaan mekaanista energiaa sähköenergiaksi, jonka sähköenergian taso vaihtelee mekaanisen energian vaihteluiden mukaan, en-20 simmäiseen piezoeiementtiin kytketty ohjauslohko mittaustietojen muodostamiseksi ensimmäisen piezoelementin tuottaman sähköenergian perusteel-la, ja energiavarasto sähköisen energian varastoimiseksi. Keksintö koskee » « « myös rengasta, joka käsittää laitteen sähköenergian tuottamiseksi, jossa on ensimmäinen piezoelementti, ensimmäisen piezoelementin kanssa samalle : .·. 25 alustalle sijoitettu toinen piezoelementti, jotka piezoelementit on järjestetty • “Y muuntamaan mekaanista energiaa sähköenergiaksi, jonka sähköenergian γ; taso vaihtelee mekaanisen energian vaihteluiden mukaan, ja ensimmäiseen • * '···* piezoeiementtiin kytketty ohjauslohko mittaustietojen muodostamiseksi en simmäisen piezoelementin tuottaman sähköenergian perusteella, ja energia-30 varasto sähköisen energian varastoimiseksi. Keksintö koskee vielä menetel-mää sähköenergian tuottamiseksi, jossa mekaanista energiaa muunnetaan sähköenergiaksi ensimmäisessä piezoelementissä ja ensimmäisen piezo- "*·, elementin (2) kanssa samalle alustalle sijoitetussa toisessa piezoelementis- • * Y sä, jonka sähköenergian taso vaihtelee mekaanisen energian vaihteluiden 35 mukaan, muodostetaan mittaustietoja ensimmäisen piezoelementin tuotta- * * Y·: man sähköenergian perusteella, ja käytetään energiavarastoa sähköisen energian varastoimiseksi.The present invention relates in particular to an arrangement for the production of small-scale electrical energy. The invention relates to a device for generating electrical energy having a first piezo element, a second piezo element located on the same substrate as the first piezo element, which piezo-10 elements are arranged to convert mechanical energy into electrical energy varying according to mechanical energy variations. based on the electrical energy produced by the first piezo element, and an energy storage to store the electrical energy. The invention 15 relates to a system comprising a second piezo element for producing electrical energy having a first piezo element, arranged on the same substrate as the first piezo element, arranged to convert mechanical energy into electrical energy having a level of electrical energy varying according to mechanical energy. a control block for generating measurement data based on the electrical energy produced by the first piezo element, and an energy storage for storing electrical energy. The invention also relates to a ring comprising a device for generating electrical energy having a first piezo element to the same piezo element:. A second piezo-element mounted on a substrate, the piezo-elements being arranged to • “Y convert mechanical energy into electrical energy of electric energy γ; the level varies according to variations in mechanical energy, and a control block connected to the first piezoelement element to generate measurement data based on the electrical energy produced by the first piezo element, and an energy storage 30 for storing electrical energy. The invention further relates to a method for generating electrical energy, wherein mechanical energy is converted into electrical energy in a first piezo element and a second piezo element in the same substrate as the first piezo element, with varying levels of electrical energy 35, generating measurement data based on the electrical energy * * Y · produced by the first piezo element, and using an energy storage to store electrical energy.

2 1173642,117,364

Keksinnön taustaBackground of the Invention

On olemassa useita laitteita, joissa tarvitaan pienimuotoista energiantuotan-5 toa, koska tällaisille laitteille voi olla mahdotonta tai ainakin hyvin vaikeaa järjestää energianlähteitä, kuten paristoja. Eräinä ei-rajoittavina esimerkkeinä tällaisista laitteista ovat renkaat, joissa on anturi renkaan joidenkin ominaisuuksien, kuten ilmanpaineen, lämpötilan jne. mittaamiseksi tai havaitsemiseksi, ja tuotteen pakkaukseen kiinnitetyt tuoteanturit, joiden tarkoituksena on 10 esimerkiksi osoittaa olosuhteita, jotka ovat vaikuttaneet tuotteeseen kuljetuksen ja/tai varastoinnin aikana.There are many devices that require small-scale power generation because it can be impossible or at least very difficult to arrange power supplies such as batteries for such devices. Some non-limiting examples of such devices include tires having a sensor for measuring or detecting certain tire properties such as air pressure, temperature, etc. and product sensors affixed to the packaging of the product for example to indicate conditions that have affected the product during transportation and / or storage. during.

Tällaiset anturit toteutetaan usein käyttämällä langatonta lä h (tiedonsiirtotekniikkaa, eli anturit lähettävät tietoja esimerkiksi radioaaltojen avulla. Tällai-15 sista antureista käytetään yleisesti nimitystä RFID-anturit (Radio Frequency Identification). RFID-anturit tarvitsevat sähköenergiaa, kun tietoja lähetetään lukulaitteeseen tai vastaanotetaan siitä. Joissakin toteutuksissa RFID-anturin tarvitsema energia tuotetaan lukulaitteessa sähkömagneettisen kentän muodossa. Lukulaitteen ja RFID-anturin välinen etäisyys on kuitenkin pidettävä 20 melko pienenä, ja RFID-anturin käytettävissä oleva energia on hyvin pieni, jolloin tunnettua RFID-tekniikkaa ei voida käyttää kaikissa sovelluksissa.Such sensors are often implemented using wireless transmission technology, i.e., sensors transmit data, for example, by radio waves. Such sensors are commonly referred to as Radio Frequency Identification (RFID) sensors. They require electrical energy to transmit or receive data to or from a reader. In some embodiments, the energy required by the RFID sensor is generated in the reader in the form of an electromagnetic field, however, the distance between the reader and the RFID sensor must be kept relatively small and the available RFID sensor energy is very small.

«·* • · • * »· ·«· * • · • *» · ·

On myös pyritty tuottamaan sähköenergiaa laitteelle pietsogeneraattorin avulla. Pietsogeneraattori on laite, joka muuntaa mekaanista energiaa sähkö- • .·. 25 energiaksi pietsosähköisen muuntimen, kuten pietsosähköisen kalvon avulla.Efforts have also been made to generate electrical energy for the device by means of a piezo generator. A piezo generator is a device that converts mechanical energy into electrical •. ·. 25 energy by means of a piezoelectric converter such as a piezoelectric membrane.

* · ♦ a*Y Tällaisen pietsogeneraattorin tuottama energiataso on kuitenkin ollut melko ·::: pieni joihinkin sovelluksiin, joissa käytetään RFID-antureita.* · ♦ a * Y However, the power level produced by such a piezo generator has been quite · ::: low for some applications that use RFID sensors.

• * • *• * • *

Keksinnön yhteenveto :.:V 30 ·*·Summary of the Invention:.: V 30 · * ·

Nyt esillä olevan keksinnön yhtenä tarkoituksena on saada aikaan järjestely energian tuottamiseksi tehokkaammin kuin tunnetussa tekniikassa. Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että sama pietsogeneraattori, joka tuottaa mit-Y* taustietoja, tuottaa myös energian, joka tarvitaan käyttämään mittausyksik- 35 köä, joka tutkii mittaustiedot signaalin tuottamiseksi mittaustietojen tarkem-paa analyysiä varten, Esimerkkisuoritusmuodossa pietsogeneraattorin lähtö-astetta ohjataan siten, että se kerää pietsoelementin energiaa siinä vaihees- 3 117364 sa, jossa jännitetaso on huippukohdassa tai lähellä sitä. Tarkemmin sanoen nyt esillä olevan keksinnön mukaiselle laitteelle on pääasiassa tunnusomaista se, että ohjauslohko käsittää lisäksi: - vertailijan mittaustiedon tutkimiseksi ensimmäisen piezoelementin 5 muodostaman sähköisen energian huippuarvon selvittämistä varten ja lii- paisusignaalin muodostamiseksi huippuarvon havaitsemisesta, ja - ohjausyksikön, joka on kytketty vertailijaan liipaisusignaalin välittämiseksi ohjausyksikköön, joka on järjestetty käynnistämään toisen piezoelementin tuottaman sähköisen energian varastointi, kun sähköisen energian huip- 10 puarvo on havaittu.It is an object of the present invention to provide an arrangement for producing energy more efficiently than in the prior art. The invention is based on the idea that the same piezo generator which produces mit-Y * background data also produces the energy required to operate the measurement unit which studies the measurement data to produce a signal for more accurate analysis of the measurement data. it collects the piezoelectric energy at the stage where the voltage level is at or near the peak. More specifically, the device of the present invention is essentially characterized in that the control block further comprises: , arranged to initiate the storage of electrical energy produced by the second piezo element when a peak of electrical energy is detected.

Nyt esillä olevan keksinnön mukaiselle järjestelmälle on pääasiassa tunnusomaista se, että ohjauslohko käsittää: - vertailijan (4.2) mittaustiedon tutkimiseksi ensimmäisen piezoelemen-15 tin (2) muodostaman sähköisen energian huippuarvon selvittämistä varten ja liipaisusignaalin muodostamiseksi huippuarvon havaitsemisesta, - ohjausyksikön (4.4, V1) joka on kytketty vertailijaan (4.2) liipaisusignaalin välittämiseksi ohjausyksikköön (4.4, V1), joka on järjestetty käynnistämään toisen piezoelementin (2) tuottaman sähköisen energian varastointi, 20 kun sähköisen energian huippuarvo on havaittu.The system of the present invention is essentially characterized in that the control block comprises: - a comparator (4.2) for examining measurement data to determine the peak electric energy generated by the first piezoelement element (2) and generating a trigger signal for detecting the peak, connected to a comparator (4.2) for transmitting a trigger signal to a control unit (4.4, V1) arranged to initiate the storage of electrical energy produced by the second piezo element (2) when a peak electrical energy is detected.

Nyt esillä olevan keksinnön mukaiselle renkaalle on pääasiassa tunnus- * * omaista se, että ohjauslohko käsittää: - vertailijan mittaustiedon tutkimiseksi sähköisen energian huippuarvon sei- • * . 25 vittämistä varten ja liipaisusignaalin muodostamiseksi huippuarvon ha- :,Y vaitsemisesta, *·* *;;; - ohjausyksikön, joka on kytketty vertailijaan liipaisusignaalin välittämiseksi • · **·· ohjausyksikköön, joka on järjestetty käynnistämään toisen piezoelementin tuottaman sähköisen energian varastointi, kun huippuarvo on havaittu.The ring of the present invention is essentially characterized by the fact that the control block comprises: - a comparator for studying measurement data at the peak of electrical energy. 25 for pulling and generating a trigger signal for catching the peak value,? Y, * · * * ;;; - a control unit coupled to a comparator for transmitting a trigger signal to a control unit arranged to initiate the storage of electrical energy generated by the second piezo element when a peak value is detected.

::i:: 30:: i :: 30

Nyt esillä olevan keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiassa tunnus-omaista se, että menetelmä käsittää myös seuraavat vaiheet: - tutkitaan mittaustietoa sähköisen energian huippuarvon selvittämistä var- '"·* ten, *"·: 35 - varastoidaan energiavarastoon toisen piezoelementin tuottamaa sähköis- :\j tä energiaa, ja 4 117364 - ohjataan energiavaraston toimintaa käynnistämään ensimmäisen piezoelementin tuottaman sähköisen energian varastointi, kun sähköisen energian huippuarvo on havaittu.The method according to the present invention is mainly characterized in that the method also comprises the following steps: - studying the measurement data to determine the peak value of the electric energy in order to "" · *, · ": 35 - storing in the energy storage the electrical and 4,117,364 - directing the operation of the energy storage to trigger the storage of the electrical energy produced by the first piezo element when a peak electric energy is detected.

5 Nyt esillä olevan keksinnön esimerkkisuoritusmuodon mukaan esitetään järjestelmä, jossa käytetään kahta pietsogeneraattoria, mittauspietsogeneraat-toria anturia varten ja tehopietsogeneraattoria energian tuottamiseen, ja jossa mittauspietsogeneraattoria käytetään myös energian tuottamiseen mittaus- ja ohjauspiiriä varten.According to an exemplary embodiment of the present invention, there is provided a system using two piezo generators, a measuring piezo generator for a sensor and a power piezo generator for generating energy, and wherein a measuring piezo generator is also used to generate energy for a measuring and control circuit.

1010

Keksintö tarjoaa etuja tunnetun tekniikan mukaisiin menetelmiin ja järjestelmiin nähden. Nyt esillä olevan keksinnön mukaisessa laitteessa ja järjestelmässä pietsogeneraattorin tuottamaa sähköenergiaa voidaan hyödyntää enemmän kuin tunnetun tekniikan mukaisissa laitteissa ja järjestelmissä. 15 Näin ollen on mahdollista ja järkevää käyttää pietsogeneraattoria teholähteenä monissa sovelluksissa, joissa se ei ole toistaiseksi ollut mahdollista. Keksinnön ansiosta voidaan välttää paristojen ja muiden vastaavien energianlähteiden käyttö monissa sovelluksissa, erityisesti RFID-sovelluksissa.The invention provides advantages over prior art methods and systems. In the device and system of the present invention, the electrical energy generated by the piezo generator can be utilized more than in the devices and systems of the prior art. Thus, it is possible and sensible to use the piezo generator as a power source in many applications where it has so far not been possible. The invention makes it possible to avoid the use of batteries and other similar energy sources in many applications, particularly RFID applications.

20 Piirustusten kuvaus f. Keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin viitaten samalla oheisiin pii- * * * rustuksiin, joissa 4 « « * 4 . β·β 25 kuva 1 esittää nyt esillä olevan keksinnön esimerkkisuoritusmuo-:"Y don mukaista laitetta yksinkertaistettuna lohkokaaviona, • M * 44 44 * * « !—s kuva 2a esittää esimerkkiä nyt esillä olevan keksinnön mukaisen laitteen ohjauslohkosta yksinkertaistettuna lohkokaaviona, 30 kuva 2b esittää kuvan 2a mukaisen ohjauslohkon varastolohkon esi-merkkikytkentää, ··»· » · kuva 3 esittää esimerkkiä nyt esillä olevan keksinnön mukaisen ·:*·*: 35 laitteen lähtöasteesta yksinkertaistettuna lohkokaaviona, • 4 • 44 4 44 • 4 5 117364 kuva 4a esittää esimerkkejä ohjauslohkon aaltomuodoista, kun renkaaseen kohdistuu eri kuormituksia, kuva 4b esittää esimerkkejä lähtöasteen aaltomuodoista, 5 kuva 5 esittää esimerkkiä nyt esillä olevan keksinnön mukaisesta järjestelmästä yksinkertaistettuna lohkokaaviona, ja kuva 6 esittää esimerkkiä pietsogeneraattorin sijoittamisesta ren-10 kaan sisään, kuva 7a esittää toista esimerkkiä pietsoelementin tuottaman jännitteen aaltomuodosta, ja 15 kuva 7b esittää renkaan asemaa kuvan 7a käyrän suhteen.DESCRIPTION OF THE DRAWINGS f. The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying silicon * * * drawings in which 4 «« * 4. Fig. 1 illustrates an exemplary embodiment of the present invention in a simplified block diagram, Fig. 2a illustrates an example of a control block of the device of the present invention in a simplified block diagram, Fig. 2b. Figure 3 illustrates an exemplary circuit of a storage block of the control block of Figure 2a, Figure 3 illustrates an example of the output stage of the present invention ·: * · *: 35 in simplified block diagram, • 4 • 44 4 44 • 4 5 117364 Figure 4a examples of control block waveforms when the ring is subjected to different loads, Figure 4b shows examples of output waveforms, Figure 5 shows an example of a system according to the present invention in a simplified block diagram, and Figure 6 shows an example of inserting a piezo generator into a ring 7b illustrates the position of the ring with respect to the curve of FIG. 7a.

Keksinnön yksityiskohtainen kuvaus Pietsogeneraattorin lohkokaavio 20DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Block diagram of piezo generator 20

Pietsogeneraattori 1 koostuu neljästä toiminnallisesta osasta, joista jotkin voivat olla liitettyinä fyysisesti toisiinsa. Mittauspietsogeneraattori tuottaa oh-,··. jaimelle syöttövirtaa lähtöasteen käyttämiseksi. Pietsogeneraattorin jän n it- • 9 « teen aaltomuotoa käytetään ajastustietojen mittaamiseen. Tehopietso-/ .* 25 generaattori tuottaa suurjännitepulsseja, joilla on suuri impedanssi ja jotka 9 9* :·γ kytke ntätoiminen lähtöaste muuntaa pienjännitteisiksi. Mittauspietso- ••jj* generaattori ja tehopietsogeneraattori voivat olla erillisiä, tai ne voidaan muo- dostaa samalle pietsoalustalle. Pietsoalusta voi olla syövytetty johdotuksen aikaansaamiseksi pietsoelementtien 2, 3 tuottamien jännitteiden liittämiseksi 30 muuhun johdotukseen. Samoin ohjain ja lähtöaste voivat olla erilliset tai sa-maila piirilevyllä.The piezo generator 1 consists of four functional parts, some of which may be physically connected to one another. The measuring piezo generator produces oh, ··. feeder power to operate the output stage. The ice waveform of the piezogenerator • 9 «is used to measure timing information. The power piezo /. * 25 generator produces high voltage pulses with high impedance and converted by 9 9 *: · γ switching output to low voltage. The measuring piezo generator and power piezo generator may be separate or may be formed on the same piezo platform. The piezo-substrate may be etched to provide wiring to connect the voltages produced by the piezo-elements 2, 3 to the other wiring. Similarly, the controller and the output stage may be separate or at the same time on the circuit board.

999 * • · * "li Kuvan 1 lohkokaaviossa on esitetty nyt esillä olevan keksinnön esimerkki- • « suoritusmuodon mukaisen pietsogeneraattorin 1 päälohkot. Pietsogeneraat-35 tori käsittää ensimmäisen pietsoelementin 2 ja toisen pietsoelementin 3. En-simmäistä pietsoelementtiä 2 käytetään anturina, eli se muodostaa mittaus- m * tietoja kohteen jännityksestä. Mittaustietojen perusteella voidaan johtaa muita 6 117364 tietoja. Johdannaistiedot voivat sisältää tietoja esimerkiksi renkaan sisällä olevasta ilmanpaineesta, renkaan lämpötilasta, pyörän kuormituksesta, jne. Ensimmäinen pietsoelementti on kytketty ohjauslohkoon 4, joka vastaanottaa mittaustiedot ensimmäiseltä pietsoelementiltä 2. Kun ulkoinen voima venyt-5 tää tai puristaa ensimmäistä pietsoelementtiä 2 (eli ensimmäisen pietsoele-mentin 2 muoto muuttuu), ensimmäisen pietsoelementin 2 kautta kulkeva jännite muuttuu. Ohjauslohko 4 voi käyttää näitä jännitevaihtelulta mittaus-tietoina. Lisäksi ensimmäisen pietsoelementin 2 tuottamaa sähköenergiaa käytetään sähköenergian syöttämiseksi ohjauslohkon 4 toimintaa varten. 10 Ohjauslohkon 4 toimintaa selostetaan jäljempänä tässä hakemuksessa.The block diagram of Figure 1 illustrates the main blocks of the piezo-generator 1 according to the exemplary embodiment of the present invention. The piezo-generator 35 comprises a first piezo element 2 and a second piezo element 3. The first piezo element 2 is used as a sensor, i.e. The measurement information may include information about tire pressure, tire temperature, wheel load, etc. The first piezo element is connected to control block 4, which receives the measurement data from the first piezo element 2. When when the external force stretches or compresses the first piezo-element 2 (i.e., the shape of the first piezo-element 2 changes), the voltage passing through the first piezo-element 2 changes, which can be used by control block 4 as a measurement data. The electric energy produced by the first piezo element 2 is used to supply electric energy for the operation of the control block 4. The operation of the control block 4 is described below in this application.

Kuvan 1 nuolet R havainnollistavat pietsoelementeissä 2, 3 energiaa tuottavan jännityksen suuntaa.The arrows R in Figure 1 illustrate the direction of the energy producing stress in the piezo elements 2, 3.

15 Toista pietsoelementtiä 3 käytetään energianlähteenä energian syöttämiseksi muihin laitteisiin, joita pietsogeneraattoriin 1 voi olla kytketty. Toiseen pietso-elementtiin 3 vaikuttaa myös ulkoinen voima, joka aiheuttaa vaihteluita toisen pietsoelementin 3 muotoon. Näiden muodonmuutosten vaikutuksesta toinen pietsoelementti 3 synnyttää sähköenergiaa, joka syötetään lähtölohkoon 5. 20 Lähtölohko 5 muuntaa tämän energian sopivaan muotoon, kuten selostetaan jäljempänä tässä hakemuksessa.The second piezo element 3 is used as an energy source to supply energy to other devices that may be connected to the piezo generator 1. The second piezo element 3 is also affected by an external force which causes variations in the shape of the second piezo element 3. As a result of these deformations, the second piezo element 3 generates electrical energy which is supplied to the output block 5. The output block 5 converts this energy to a suitable form, as will be described below in this application.

»•I • · • *»• I • · • *

Ensimmäinen pietsoelementti 2 ja toinen pietsoelementti 3 voivat olla erillisiä * ·...: tai kiinnitettyinä yhteiseen alustaan 7. Samoin ohjauslohko 4 ja lähtölohko 5 : .·. 25 voivat olla erillisiä tai samalla alustalla, esimerkiksi samalla piirilevyllä. Suo- • · » "V ritusmuodossa, jossa pietsogeneraattori 1 käsittää ainakin ensimmäisen 2 ja toisen pietsoelementin 3, nämä on koottava siten, että ensimmäisen 2 ja toi- • · ***** sen pietsoelementin 3 jännitykset käyttäytyvät oleellisesti samalla tavalla.The first piezo element 2 and the second piezo element 3 may be separate * · ...: or attached to a common base 7. Similarly, the control block 4 and the output block 5:. 25 may be separate or on the same substrate, for example on the same circuit board. In the embodiment, where the piezo generator 1 comprises at least the first 2 and the second piezo element 3, these must be assembled such that the stresses in the first 2 and the second piezo element 3 behave in substantially the same manner.

30 Ohjauslohko • ·· • · · ·**30 Controls • ·· • · · **

Kuvassa 2a on esitetty esimerkki ohjauslohkosta 4. Ohjauslohkolla 4 on kolme päätehtävää. Ensinnäkin kokoaa Itotasasu unta imen 4.1 ja varastoloh-*:* kon 4.6 muodostamasta yhdistelmästä saadaan tehoa vertailu lohkoon 4.2 ja *:*‘: 35 kertaiiipaisulohkoon 4.4. Toiseksi vertailulohko 4.2 havaitsee oikeat liipaisu- ajankohdat johtamalla ne varastolohkon syöttösignaalista 4.9. Kolmanneksi vertailulohkon 4.2 tuottamia lähtöpulsseja käytetään kertatiipaisulohkon 4.4 7 117364 liipaisemiseen. Varastolohkon syöttösignaali 4.9 muodostetaan ensimmäisen pietsoelementin 2 tuottamasta jännitteestä ja tasasuunnataan kokoaaltotasa-suuntaimelta 4.1. Verta itu lohkon syöttösig naali n 4.3, ke rtaliipaisu lohkon syöttösignaalin 4.8. ja varastolohkon syöttösignaalin 4.9 jännitetasoja rajoi-5 tetaan tarvittaessa varastolohkossa 4.6.Figure 2a shows an example of a control block 4. The control block 4 has three main functions. Firstly, the combination of the Dormant Sleep 4.1 and the storage block - *: * cl 4.6 provides power for comparison to block 4.2 and *: * ': 35 single swing block 4.4. Second, the reference block 4.2 detects the correct trigger times by deriving them from the supply block input signal 4.9. Third, the output pulses produced by the reference block 4.2 are used to trigger the single-wing block 4.4 7 117364. The storage block input signal 4.9 is formed from the voltage produced by the first piezo element 2 and rectified from the full wave rectifier 4.1. Compare the block input signal n 4.3, the trip trigger block input signal 4.8. and the voltage levels of the storage block input signal 4.9 are limited, if necessary, in the storage block 4.6.

Kun varastolohkon syöttösignaali 4.9. alkaa pienentyä (ensimmäinen liipaisu-kohta), vertailulohko 4.2 Hipaisee kertaliipaisulohkon 4.4, joka voi koostua esimerkiksi MOSFET-transistoreista. Vertailu lohkon 4.2 muodostamaa lähtö-10 signaalia 4.7 käytetään kertaliipaisu lohko n 4.4 liipaisemiseen, joka muodostaa ohjaussignaalin 4.5 (pulssin) lähtölohkoon 5 energian varastoimiseksi toisesta pietsoelementistä 3. Varastolohkon syöttösignaali 4.9 laskee oleellisesti nollaan ja alkaa tämän jälkeen taas nousta. Seuraavalla huipputasolla (toinen liipaisukohta) vertailulohko 4.2 Hipaisee taas kertaliipaisuiohkon 4.4, 15 jotta lähtölohkoon 5 saadaan ohjaussignaali 4.5 (toinen pulssi) energian varastoimiseksi toisesta pietsoelementistä 3. Toisin sanoen lähtölohko 5 voi jokaisella pulssilla varastoida energiaa toisesta pietsoelementistä 3.When the storage block input signal 4.9. begins to decrease (first trigger point), control block 4.2 Triggers a single trigger block 4.4, which may consist of, for example, MOSFETs. The reference output signal 4.7 generated by block 4.2 is used to trigger a single trigger block 4.4 which generates a control signal 4.5 (pulse) to the output block 5 to store energy from the second piezo element 3. The storage block input signal 4.9 drops to substantially zero and then begins to rise again. At the next peak level (second trigger point), the reference block 4.2 again taps the single trigger step 4.4 to obtain a control signal 4.5 (second pulse) for the output block 5 to store energy from the second piezo element 3. In other words, the output block 5 can store energy from the second piezo element.

Kun ohjauslohko 4 on valmistettu pieniviitäisistä komponenteista, se voi ku-20 luttaa alle 1 μΑ lepo virtaa. Kuvassa 2b on esitetty esimerkki varastolohkon 4.6 piiristä. Zenerdiodeista D3, D4 saadaan tietyt syöttöjännitetasot vertailu-··*·. lohkoon 4.2 ja kertaliipaisulohkoon 4.4. Diodien D1, D2 tarkoituksena on eristää vertailulohkon syöttösignaali 4.3 kertaliipaisuiohkon syöttösig naalista 4.8. Joissakin suoritusmuodoissa erottamista ei ehkä tarvita, jolloin sama • * . 25 syöttöjännite voi olla kytkettynä sekä vertailulohkoon 4.2 että kertaliipaisu- :’Y lohkoon 4.4. Tasasuuntaimesta 4.1 diodin D1 kautta tulevalla jännitteellä va- *;;; rataan kondensaattori C2. Kondensaattori C2 varastoi riittävästi energiaa lähtöasteen 5 käyttämiseksi, kun se Hipaistaan. Tämän piirin etuna on se, ettei toiminnan käynnistämiseksi tarvita mitään energiavarassa tai muuta :J.: 30 piiriä. Keksinnön mukaisella järjestelyllä energiantuotanto käynnistyy ensim- :*[*: mäisen pietsoelementin 2 ensimmäisestä liikkeestä.When the control block 4 is made of low-delay components, it can consume less than 1 μΑ of resting current. Figure 2b shows an example of a circuit of a storage block 4.6. The Zener diodes D3, D4 provide certain reference voltage levels · · * ·. to block 4.2 and to the single trigger block 4.4. The purpose of the diodes D1, D2 is to isolate the reference block input signal 4.3 from the single-trigger input signal 4.8. In some embodiments, the separation may not be required, so the same • *. The supply voltage may be connected to both the reference block 4.2 and the single-trigger 'Y block 4.4. With a voltage coming from rectifier 4.1 through diode D1 * ;;;; orbital capacitor C2. Capacitor C2 stores enough energy to operate the output stage 5 as it is Heated. The advantage of this circuit is that you do not need any power or anything else to start the operation: J .: 30 circuits. In the arrangement according to the invention, energy production is started from the first movement of the first * [*] piezo element 2.

• · *• · *

Kuvassa 4a on esitetty ohjauslohkon 4 joitakin aaltomuotoja. Käyrä 401 esit-tää esimerkkiä ensimmäisen pietsoelementin 2 jännityksestä. Toisesta *:**: 35 pietsoelementistä tulevan jännitteen aaltomuoto on hyvin samankaltainen kuin jännityksen aaltomuoto, mutta kokoaaltotasasuuntaimen jälkeen negatiiviset jännitteet muunnetaan positiivisiksi jännitteiksi. Tästä syystä havaitaan 8 117364 varastolohkon syöttösignaalin 4.9 positiiviset huiput. Ensimmäinen liipaisu-kohta on esitetty nuolella 402, toinen liipaisukohta nuolella 403, kolmas liipai-sukohta nuolella 404 ja neljäs liipaisukohta nuolella 405. Käyrä 406 havainnollistaa ohjaimen syöttöjännitteen aaltomuotoa kokoaaltotasasuuntaimen 5 4.1 lähtösolmuissa, ja käyrä 407 kuvaa kertaliipaisulohkon 4.4 synnyttämiä pulsseja liipaisukohdissa 402, 403, 404, 405. Ohjaimen syöttöjännitteen aaltomuodosta 406 voidaan nähdä, että kun ensimmäinen pietsoelementti 2 alkaa tuottaa sähköenergiaa, jännite alkaa nousta, kunnes zenerdiodi D3 rajoittaa jännitettä tietyllä tasolla. Kun lähtölohkoa 5 säädetään aloittamaan 10 energian varastointi (ensimmäisessä liipaisukohdassa 402), ohjaimen syöttö-jännite laskee lähelle nollaa ja alkaa taas nousta, kunnes zenerdiodit D3, D4 rajoittavat jännitettä tietyllä tasolla. Toisen pulssin alussa (toisessa liipaisu-kohdassa 403) jännite laskee nollaan tai lähelle nollaa. Kondensaattori C1 varastoi riittävästi energiaa vertailulohkon 4.2 toimintaa varten, vaikka jännite 15 laskeekin kertaliipaisulohkon 4.4 lähtöpulssien aikana.Fig. 4a shows some waveforms of the control block 4. Curve 401 provides an example of the tension of the first piezo-element 2. The voltage waveform from the second *: **: 35 piezo element is very similar to the voltage waveform, but after a full wave rectifier, the negative voltages are converted to positive voltages. For this reason, positive peaks of 8,117,364 storage block input signals 4.9 are detected. The first trigger point is shown by arrow 402, the second trigger point by arrow 403, the third trigger point by arrow 404, and the fourth trigger point by arrow 405. 404, 405. From the waveform 406 of the controller supply voltage, it can be seen that when the first piezo element 2 begins to generate electrical energy, the voltage begins to rise until the voltage is limited by the zener diode D3. When the output block 5 is adjusted to start 10 energy storage (at the first trigger point 402), the controller supply voltage drops near zero and begins to rise again until the zener diode D3, D4 limits the voltage at a certain level. At the beginning of one pulse (at the second trigger point 403), the voltage drops to zero or near zero. The capacitor C1 stores sufficient energy for operation of the reference block 4.2, although the voltage 15 decreases during the output pulses of the single-trigger block 4.4.

Kuvassa 4a on toinenkin käyrä 411. Se esittää toista esimerkkiä ensimmäisen pietsoelementin 2 jännityksestä, kun renkaaseen vaikuttava kuormitus on pienempi ja/tai renkaan ilmanpaine on suurempi kuin käyrän 401 tilanteessa. 20 Tämän esimerkin liipaisukohdat on esitetty nuolilla 412, 413, 414 ja vastaavasti 415. Käyrä 416 havainnollistaa ohjaimen syöttöjännitteen aaltomuotoa .***. kokoaaltotasasuuntaimen 4.1 lähtösolmuissa, ja käyrä 417 esittää kertaliipai- sulohkon 4.4 synnyttämiä pulsseja liipaisukohdissa 412, 413, 414, 415.Fig. 4a shows another curve 411. It shows a second example of the tension of the first piezo element 2 when the load on the ring is lower and / or the air pressure of the ring is higher than that of the curve 401. The trigger positions in this example are shown by arrows 412, 413, 414, and 415, respectively. Curve 416 illustrates the waveform of the controller supply voltage. ***. at the output nodes of the full wave rectifier 4.1, and the curve 417 shows the pulses generated by the trigger block 4.4 at the trigger points 412, 413, 414, 415.

* * · . . 25 Lähtölohko « « « • * 9 • ·* · ♦ •;;j Kuvassa 3 on esitetty esimerkki lähtölohkosta 5. Lähtölohko 5 käsittää koko- aa Itotasasu unta imen 5.1, kelan L1, FET-transistorin V1 ja lähtökondensaatto-rin C3. Lähtölohkon työkierto koostuu viidestä vaiheesta. Aluksi FET-transis- 30 tori V1 on irtikytkettynä. Kun toinen pietsoelementti 3 venyy tai supistuu, lin- :***: jän 5.4 jännite alkaa nousta. Koska sekä ensimmäinen 2 että toinen pietso- '·, elementti 3 ovat kiinnitettyinä lähelle toisiaan ja sopivimmin samalle alustalle, ensimmäinenkin pietsoelementti 2 venyy tai supistuu vastaavasti. Tällöin V myös varastolohkon syöttösignaalin 4.9 jännite alkaa nousta. Kun linjan 5.4 *:*: 35 jännite on oleellisesti maksimiarvossaan, myös varastolohkon syöttösignaali 4.9 on maksimiarvossaan tai lähellä sitä. Tällöin ohjauslohkon 4 kertaliipaisu-lohko 4.4 nostaa GATE-signaalin (kuvan 2 mukaisen ohjaussignaalin 4.5) 9 117364 korkeaksi, mikä kytkee FET-transistorin V1 päälle. Virta alkaa kulkea kelan L1 ja FET-transistorin V1 kautta lähtökondensaattoriin C3. Myös linjan 5.4 jännite alkaa laskea. Kelan L1 induktanssi rajoittaa virran nousunopeutta. Kun linjan 5.4 jännite saavuttaa oleellisesti nolla-arvon, suurin osa toisen 5 pietsoelementin 3 tuottamasta energiasta varastoituu kelaan L1. Tämän jälkeen virta johdetaan diodiin D5 ja virta alkaa laskea. Kelasta L1 siirtyy energiaa kondensaattoriin C3. Kondensaattori C3 toimii toisen pietsoelementin tuottaman energian varastona. Energia voidaan edelleen johtaa ulostulosta 5.2 toiseen laitteeseen 10, esimerkiksi lähettimeen (kuva 5). On myös mah-10 dollista käyttää paristoa kondensaattorin C3 asemesta tai sen rinnalla. Pian sen jälkeen, kun virta on oleellisesti saavuttanut nolla-arvon, GATE-linjassa etenevä signaali laskee, mikä kytkee FET-transistorin V1 pois päältä, ja piiri on alkutilassa. Ohjauslohkosta 4 tuleva GATE REF -signaali kytketään tasa-suuntaimen toiseen ulostuloon. GATE REF -signaali voidaan kuitenkin kyt-15 keä myös esimerkiksi FET-transistorin V1 kollektoriin. Diodin D5 rinnalle voidaan valinnaisesti kytkeä kondensaattori C4 rajoittamaan toisen pietsoelementin 3 muodostaman tasasuunnatun jännitteen maksimiarvoa. Valinnainen kondensaattori C4 on tehokkaasti kytketty rinnan toisen pietsoelementin 3 kondensaattorin kanssa. Diodi D6 ja zenerdiodi D7 rajoittavat jännitehuippuja 20 kelassa L1 ja FET-transistorissa V1 siinä tapauksessa, että FET-transistori V1 kytkeytyy pois, kun kelan L1 kautta kulkee vielä virtaa. Zenerdiodi D7 ja GATE-linjan signaalin amplitudi rajoittavat maksimilähtöjännitettä. Yksi tämän .:% piirin uudistuksista on FET-transistorin V1 käyttö kytkimenä sekä ylä- että alapuolella: yläpuolen kytkimenä ulostuloon 5.2 nähden ja alapuolen kytki- ; ... 25 menä kelaan L1 nähden. Piirillä on ainakin kaksi etua. Ensinnäkin koska * · · "V lähtöjä n n ite ulostulossa 5.2 on suhteellisen pieni, myös signaalin taso GATE- *;;; linjassa voi olla pieni. Toiseksi piiri ei tarvitse mitään toimintajakson säätelyä.* * ·. . The output block 5 comprises an assembly of a dummy sleeper 5.1, a coil L1, a FET transistor V1, and an output capacitor C3. The output block cycle consists of five steps. Initially, the FET transistor V1 is disconnected. As the second piezo element 3 is stretched or contracted, the voltage of lin- *** 5.4 begins to rise. Since both the first 2 and the second piezo-element 3 are fixed close to each other and preferably on the same substrate, the first piezo-element 2 also stretches or contracts accordingly. Then V also starts to increase the voltage of the supply block 4.9 of the storage block. When the voltage of line 5.4 *: *: 35 is substantially at its maximum value, the supply block 4.9 of the storage block is also at or near its maximum value. In this case, the single-trigger block 4.4 of the control block 4 raises the GATE signal (control signal 4.5 according to Figure 2) to 9 117364, which turns on the FET transistor V1. Current begins to flow through coil L1 and FET transistor V1 to output capacitor C3. The voltage on line 5.4 also starts to drop. The inductance of the coil L1 limits the current rise rate. When the voltage of line 5.4 reaches substantially zero, most of the energy produced by the second piezo element 5 is stored in coil L1. The current is then applied to diode D5 and the current begins to decrease. Energy is transferred from coil L1 to capacitor C3. Capacitor C3 acts as a reservoir of energy produced by the second piezo element. Energy can be further supplied from output 5.2 to another device 10, for example a transmitter (Figure 5). It is also possible for $ 10 to use the battery instead of or alongside the C3 capacitor. Shortly after the current has substantially reached zero, the signal propagating in the GATE line drops, which turns off the FET transistor V1, and the circuit is reset. The GATE REF signal from control block 4 is connected to the second output of the rectifier. However, the GATE REF signal can also be connected to, for example, the collector of FET transistor V1. Optionally, capacitor C4 can be coupled to diode D5 to limit the maximum value of the rectified voltage generated by the second piezo element 3. The optional capacitor C4 is effectively coupled in parallel with the capacitor of the second piezo-element 3. The diode D6 and the zener diode D7 limit the voltage peaks 20 in the coil L1 and the FET transistor V1 in the event that the FET transistor V1 is switched off while there is still current flowing through the coil L1. The Zener diode D7 and the signal amplitude of the GATE line limit the maximum output voltage. One of the:% reforms circuit is a FET transistor switch V1 and below the upper and above the switch with respect to the output 5.2 and lower switches;. ... 25 go to reel L1. The circuit has at least two benefits. First, because the * · · "V outputs at n output 5.2 are relatively small, the signal level in the GATE- * ;;; line can also be low. Secondly, the circuit does not need any control over the duty cycle.

• e ’ Riittää, kun GATE-linjan pulssi asetetaan riittävän pitkäksi siirtämään oleelli sesti kaiken käytettävissä olevan energian toisesta pietsoelementistä 3 ulos-30 tuloon 5.2.• e 'It is sufficient to set the pulse of the GATE line long enough to transfer substantially all available energy from the second piezo element 3 to the output 5.2.

• · • «• · • «

Pietsoelementtien 2, 3 synnyttämät jännitteet ovat luonteeltaan vaihtelevia, mikä johtuu pietsoelementteihin 2, 3 vaikuttavien mekaanisten voimien vaih- *1* teluista. Näiden vaihtelujen vaikutuksesta jännitteellä on useita paikallisia * 35 maksimi- ja minimiarvoja. Eri maksimiarvot eivät ole välttämättä samoja vaan 0·ί voivat poiketa toisistaan. Tästä syystä keksinnön selityksessä sana maksimi 10 117364 ei välttämättä tarkoita jännitteen yleistä tai absoluuttista maksimiarvoa vaan paikallista maksimiarvoa eli huippuarvoa, jonka jälkeen jännite alkaa laskea.The voltages generated by the piezo-elements 2, 3 are of variable nature, due to variations in the mechanical forces acting on the piezo-elements 2, 3. As a result of these fluctuations, the voltage has several local * 35 maximum and minimum values. The different maximum values are not necessarily the same, but 0 · ί may differ. Therefore, in the description of the invention, the word maximum 10 117364 does not necessarily mean a general or absolute maximum value of the voltage but a local maximum value, i.e. the peak value, after which the voltage begins to decrease.

Kuvassa 4b on esitetty lähtölohkon 5 joitakin aaltomuotoja. Käyrä 408 esittää 5 kertaliipaisulohkon 4.4 synnyttämän pulssin nousevaa reunaa jossakin lii-paisukohdassa 402, 403, 404, 405 (kuva 4a). Käyrä 409 esittää linjan 5.4 jännitteen aaltomuotoa lähtölohkon 5 kokoaaltotasasuuntaimen 5.1 lähtösolmuissa, ja käyrä 410 esittää kelan L1 kautta kulkevaa virtaa.Figure 4b shows some waveforms of the output block 5. Curve 408 shows the rising edge of a pulse generated by 5 single-trigger blocks 4.4 at one of the trigger points 402, 403, 404, 405 (Figure 4a). Curve 409 shows the voltage waveform of line 5.4 at the output nodes of the output block 5 full-wave rectifier 5.1, and curve 410 represents the current flowing through coil L1.

10 Vaikka lähtölohkon 5 lähtöjännitettä rajoitetaan, tässä esimerkkisuoritus-muodossa ei rajoiteta toisesta pietsoelementistä 3 syötettävää jännitettä. Toisaalta on ehkä rajoitettava ohjaimen syöttöjännitettä, kuten esitettiin oh-jauslohkon toiminnan kuvauksessa, jotta vältetään ohjauslohkon elektroniikan, erityisesti vertailulohkon 4.2 vaurioituminen.Although the output voltage of the output block 5 is limited, the voltage supplied from the second piezo element 3 is not limited in this exemplary embodiment. On the other hand, it may be necessary to limit the supply voltage to the controller, as described in the description of the operation of the control block, in order to avoid damaging the electronics of the control block, especially the reference block 4.2.

1515

Pietsogeneraattorin kokoonpanoPiezo generator configuration

Nyt esillä olevan keksinnön mukaisen pietsogeneraattorin käyttöön ja kokoonpanoon on useita vaihtoehtoisia mahdollisuuksia. Ensimmäinen 20 pietsoelementti 2 on koottava siten, että sen antamat mittaustiedot ovat sovellukseen tarkoituksenmukaisia, ja myös ensimmäisen 2 ja toisen 3 pietso-elementin tuottama energia on mahdollisimman suuri. Suoritusmuodossa, «»» :T: jossa pietsogeneraattori 1, joka koostuu ainakin ensimmäisestä 2 ja toisesta * 3 pietsoelementistä, asennetaan renkaan 6 sisään, pietsoelementit on asen- : 25 nettava rinnakkain renkaan 6 pyörimissuunnassa. Kuvan 1 nuolet R havain- • * * "V nollistavat pyörimissuuntaa, joka myös tarkoittaa pietsoelementtien 2, 3 jän- ;;; nityksen tai supistuksen suuntaa.There are several alternatives for the use and configuration of the piezo generator of the present invention. The first piezo element 20 must be assembled so that the measurement data it provides is appropriate for the application and the energy produced by the first piezo elements 2 and 2 3 is also maximized. In the embodiment, «:»: T: where the piezo generator 1, consisting of at least the first 2 and the second * 3 piezo elements, is mounted inside the ring 6, the piezo elements must be mounted side by side in the direction of rotation of the ring 6. The arrows R in Fig. 1 indicate the direction of rotation, which also indicates the direction of tension or contraction of the piezo elements 2, 3.

• « ♦ · ·* »• «♦ · · *»

Kuvan 6 esimerkkisuoritusmuodossa pietsogeneraattori 1 on asennettu ren-30 kaan 6 sisään. Ensimmäinen 2 ja toinen 3 pietsoelementti on kiinnitetty tai * · · muutoin valmistettu samalle alustalle 7. Alusta 7 on valmistettu esimerkiksi kumista tai muusta elastisesta materiaalista, joka mahdollistaa pietsoele-menttien 2, 3 jännittymisen ja supistumisen. Alusta 7 on asennettu renkaan 6 * * " sisäpinnalle, sopivimmin renkaan kulutus-pintaan 6.1 nähden vastakkaiselle 35 pinnalle. Alusta 7 on kiinnitetty renkaaseen 6 esimerkiksi liimaamalla. Pietso- * · generaattorin 1 ohjauslohko 4 ja lähtölohko 5 voidaan koota vapaammin, mutta on myös mahdollista, että ohjauslohko 4 ja lähtölohkokin 5 kootaan 11 117364 samalle alustalle 7 kuin pietsoelementit 2, 3. Ohjauslohko 4 ja lähtölohko 5 voidaan koota jopa renkaan ulkopuolelle, esimerkiksi vanteeseen 9, johon rengas 6 asennetaan. On kuitenkin huomattava, että vaikka pietso-elementtien 2, 3 ja pietsogeneraattorin 1 muiden osien 4, 5 välillä kulkevat 5 virrat eivät ole kovin voimakkaita, pietsoelementtien 2,3 ja ohjauslohkon 4 ja lähtölohkon 5 välillä kulkevien johtimien pituudet tulisi pitää mahdollisimman lyhyinä tehonhäviöiden pitämiseksi mahdollisimman pieninä.In the exemplary embodiment of Figure 6, the piezo generator 1 is mounted within the ring-30. The first 2 and the second 3 piezo elements are fixed or * · · otherwise made on the same substrate 7. The substrate 7 is made of, for example, rubber or other elastic material which allows tension and contraction of the piezo elements 2, 3. The base 7 is mounted on the inner surface of the tire 6 * * ", preferably on a surface 35 opposite to the tire tread 6.1. The base 7 is secured to the ring 6, for example by gluing. The control block 4 and output block 5 of the piezo-generator 1 may be assembled more freely that the control block 4 and the output block 5 are assembled 11 117364 on the same base 7 as the piezo elements 2, 3. The control block 4 and the output block 5 can be assembled even outside the ring, for example the rim 9 where the ring 6 is mounted. The currents 5 between the 3 and the other parts 4, 5 of the piezo generator 1 are not very strong, the lengths of the conductors passing between the piezo elements 2,3 and the control block 4 and the output block 5 should be kept as short as possible to minimize power losses.

Kuvassa 7 on esitetty esimerkki ensimmäisen ja toisen pietsoelementin muo-10 dostaman jännitteen aaltomuodosta. Kuvassa 7 on esitetty renkaan 6 pyörähdyskuoria kuvan 7a aaltomuodon suhteen. Kuvan 7a viitenumerot 701-704 viittaavat renkaan 6 pyörähdyskulmaan pietsoelementtien 2, 3 sijainnin keskilinjan suhteen renkaassa. Samat viitenumerot on esitetty myös kuvassa 7b, jossa on esitetty pyörähdyskulmien ja pietsoelementtien 2, 3 vastaa-15 van jännityksen välinen suhde. Viitenumeroilla 701, 703 on merkitty maksimi-kaarevuuskohtia, viitenumerolla 702 kohtaa kosketuspinta-alassa (alassa, jossa rengas 6 ja pinta 8 koskettavat toisiaan) ja viitenumerolla 704 kohta renkaan 6 neutraalilla alueella (alueella, jossa rengas 6 ei kosketa pintaa). Renkaan 6 sivuprofiili on neutraalilla alueella yleensä pyöreä.Figure 7 shows an example of the waveform of the voltage produced by the first and second piezo elements. Figure 7 shows the rotation shells of the ring 6 with respect to the waveform of Figure 7a. The reference numerals 701-704 of Figure 7a refer to the rotation angle of the ring 6 relative to the centerline of the piezo elements 2, 3 in the ring. The same reference numerals are also shown in Fig. 7b, which shows the relationship between the rotation angles and the corresponding stress of the piezo elements 2, 3. Reference numerals 701, 703 denote maximum curvature points, reference numeral 702 at the contact area (in the area where ring 6 and surface 8 contact each other) and reference numeral 704 in the neutral area of ring 6 (in the area where ring 6 does not touch the surface). The side profile of the ring 6 is generally circular in the neutral region.

2020

Kun rengas pyörii pinnalla 8, rengas on ajoittain kohdassa, jossa pietsoele-:***: mentit 2, 3 alkavat venyä tai supistua. Tässä kohdassa renkaan 6 se alue, M* .*:*» jossa pietsoelementit 2,3 sijaitsevat, tulee kosketukseen pinnan 8 kanssa.As the ring rotates on surface 8, the tire will occasionally be at the point where the piezoelectric: ***: elements 2, 3 begin to stretch or contract. At this point, the area of ring 6, M *. *: * », Where the piezo elements 2,3 are located, comes into contact with the surface 8.

Koska renkaaseen 6 kohdistuu normaalisti tietty paino, esimerkiksi sen ajo- ; ... 25 neuvon (ei esitetty) paino, johon rengas on kiinnitetty, kyseinen alue muuttaa "V muotoaan. Muutosten laajuus riippuu mm. renkaan sisäisestä ilmanpainees- ·;;; ta, renkaan kuormituksesta ja renkaan lämpötilasta. Renkaan 6 muodon • * '·· muutokset pietsoelementtien 2, 3 kohdassa aiheuttavat myös pietsoele- mentteihin 2, 3 kohdistuvia voimia, jolloin pietsoelementit 2, 3 voivat tuottaa 30 sähköenergiaa. Esimerkkisuoritusmuodossa pietsoelementteihin 2, 3 koh-O distuva voima voidaan päätellä kuvien 4a käyrien 401, 411 aaltomuodon pe- rusteella ja myös kuvan 7a aaltomuodon perusteella.Since the ring 6 is normally subjected to a certain weight, for example, its driving; ... 25 the weight of the tire (not shown) to which the tire is attached, this range will change to "V" shape. The extent of the changes will depend, among other things, on the tire's internal air pressure, tire load and tire temperature. The changes in the position of the piezo elements 2, 3 also cause forces to be applied to the piezo elements 2, 3, whereupon the piezo elements 2, 3 can generate electrical energy 30. In the exemplary embodiment, the force applied to the piezo elements 2, 3 can be deduced 7a and also based on the waveform of Figure 7a.

««» *:** Pietsoelementin valmistus 35 ί/.· Seuraavassa selostetaan tarkemmin esimerkkiä pietsoelementtien 2, 3 val«« »*: ** Manufacturing piezo element 35 ί /. · The following describes the example of piezo elements 2, 3

mistuksesta. Pietsolevy, joka on esim. hopeamusteella päällystettyä MSImaking. A piezo-plate which is, for example, silver-plated MSI

12 117364 1-1004346-0 PVDF -tyyppiä, leikataan kappaleiksi. Pietsolevyn kappaleiden venymissuunta merkitään. Pietsoelementtien 2, 3 elektrodit kytketään kappaleiden vastakkaisille puolille. Elektrodien kosketuspinnat oikosuljetaan puolelta toiselle tekemällä kalvon läpi pieniä reikiä. Pietsoelementit 2, 3 kiin-5 nitetään alustaan 7.12 117364 1-1004346-0 PVDF type, cut into pieces. The direction of the stretching of the tracks on the Pietsolve is marked. The electrodes of the piezo elements 2, 3 are connected to opposite sides of the pieces. The electrode contact surfaces are short-circuited from one side to the other by making small holes through the membrane. The piezo elements 2, 3 are fastened to the support 7.

PietsokytkennätPietsokytkennät

Pietsosähköiset kytkennät tehdään esimerkiksi taipuisalla metallilangalla, 10 punotulla kuparilangalla, tinalla ja sähköä johtavalla hopeamaalilla. Mekaaninen kytkentä voidaan vahvistaa lämpökutistuvalla eristeellä ja liimalla.Piezoelectric connections include, for example, flexible metal wire, 10 braided copper wire, tin and electrically conductive silver paint. The mechanical coupling can be reinforced with heat-shrinkable insulation and adhesive.

Mittausjärjestelmä 15 Kuvassa 5 on esitetty esimerkki järjestelmästä, jossa on nyt esillä olevan keksinnön mukainen pietsogeneraattori 1. Tässä esimerkissä järjestelmä on tarkoitettu mittaamaan renkaan 6 ilmanpainetta ja muodostamaan hälytys, jos ilmanpaine laskee tietyn kynnysarvon alapuolelle. Järjestelmään kuuluu pietsogeneraattori 1, lähetin 10, vastaanotin 11 ja analyysilohko 12. Pietso-20 generaattori 1 on kiinnitetty renkaan 6 sisäpintaan. Lähetin 10 voi myös olla asennettu renkaan 6 sisäpuolelle tai renkaan vanteeseen 9. Vastaanotin 11 s”!: on asennettu ajoneuvoon, johon rengas 6 on asennettu. Vastaanotin on kyt- ketty analyysilohkoon 12.Measuring System 15 Figure 5 shows an example of a system having a piezo generator 1 according to the present invention. In this example, the system is intended to measure the air pressure of the ring 6 and to generate an alarm if the air pressure falls below a certain threshold. The system includes a piezo-generator 1, a transmitter 10, a receiver 11 and an analysis block 12. The piezo-20 generator 1 is mounted on the inner surface of the ring 6. The transmitter 10 may also be mounted on the inside of the tire 6 or on the rim 9. The receiver 11 s "!: is mounted on the vehicle on which the tire 6 is mounted. The receiver is coupled to the analysis block 12.

# : 25 Toiminnassa pietsogeneraattori 1 tuottaa mittaustietoja ja energiaa ulkoiselle * * · *“V välineelle, esimerkiksi lähettimelle 10. Tässä suoritusmuodossa ensimmäi- nen pietsoelementti 2 tuottaa mittaustietoja ja myös energiaa ohjauslohkolle • m 4. Toinen pietsoelementti 3 tuottaa energiaa lähettimelle 10 ja tarvittaessa järjestelmän muille komponenteille (ei esitetty), jotka on kytketty pietso-30 generaattoriin 1 (renkaan 6 sisäpuolelle tai vanteeseen 9). Lähtöasteen 5 ··♦ ulostulo 5.2 on kytketty lähettimeen 10 energian syöttämiseksi lähettimen 10 toimintaa varten. Kertaliipaisulohkon 4.4 ulostulo voidaan kytkeä lähettimen "··. 10 sisäänmenoon mittaustietojen eli pulssien syöttämiseksi lähettimeen 10.#: 25 In operation, the piezo generator 1 provides measurement data and energy to an external * * · * “V device, such as transmitter 10. In this embodiment, the first piezo element 2 provides measurement data and also energy to control block • m 4. Second piezo element 3 provides energy to transmitter 10 and other components (not shown) coupled to the piezo-30 generator 1 (inside ring 6 or rim 9). An output stage 5 ··· ♦ output 5.2 is coupled to transmitter 10 to supply energy for operation of transmitter 10. The output of the single trigger block 4.4 can be connected to the input of transmitter "··. 10 to input measurement data, i.e. pulses, to transmitter 10.

• · Lähetin 10 lähettää tietoja pulsseista, esim. pulssien ajastustietoja, vastaan-35 ottimeen 11. Lähetys tapahtuu langattomasti, esimerkiksi radiosignaalien 0·! välityksellä. Vastaanotin 11 vastaanottaa tiedot ja lähettää ne edelleen ana lyysilohkoon 12. Analyysilohko 12 voi analysoida renkaan 6 olosuhteita esi- 13 117364 merkiksi pulssien ajastustietojen perusteella. Analyysilohko 12 voi käsittää taulukon tai muunlaisia tietoja käytettäväksi analysoinnissa.• · Transmitter 10 transmits pulse information, e.g. pulse timing information, to receiver 11. Transmit wirelessly, for example, 0 ·! through. The receiver 11 receives the data and transmits it to the analysis block 12. The analysis block 12 can analyze the conditions of the ring 6 based on the pulse timing information. The analysis block 12 may comprise a table or other data for use in analysis.

Lähetin 10 ei yleensä tarvitse paristoa tai muuta energianlähdettä, kun ener-5 gia tuotetaan nyt esillä olevan keksinnön mukaan pietsogeneraattorilla 1. Näin ollen keksinnön avulla on mahdollista toteuttaa esim. RFID-tekniikkaa monilla aloilla.Transmitter 10 generally does not require a battery or other source of energy when generating energy according to the present invention with a piezo generator 1. Thus, the invention makes it possible to implement e.g. RFID technology in many fields.

Vaikka edellä kuvattiin, että pietsogeneraattori 1 käsittää kaksi pietsoele-10 menttiä 2, 3, keksintö ei rajoitu pelkästään tällaisiin toteutuksiin. Pietsogeneraattori 1 käsittää esimerkiksi vain yhden pietsoelementin, jota voidaan käyttää energian tuottamiseen ohjauslohkolle 4, lähtölohkolle 5 ja myös muille osille, joihin pietsogeneraattori 1 on kytketty. Tässä suoritusmuodossa myös lähtölohko 3 on kytketty pietsoelementtiin. Pietsogeneraattorin 1 eri 15 osien syöttöjännitteiden erottamiseksi voidaan tarvita lisäkomponentteja, kuten diodeja. On myös mahdollista, että pietsogeneraattori 1 voi käsittää enemmän kuin kaksi pietsoelementtiä.Although it was described above that the piezo generator 1 comprises two piezoelectric elements 2, 3, the invention is not limited to such embodiments. For example, the piezo generator 1 comprises only one piezo element which can be used to generate energy for the control block 4, the output block 5 and also for other parts to which the piezo generator 1 is connected. In this embodiment, the output block 3 is also connected to the piezo element. Additional components, such as diodes, may be required to isolate the supply voltages of the various parts of the piezo-generator 1. It is also possible that the piezo generator 1 may comprise more than two piezo elements.

• ·♦ • 1 • · 4»» II· m · 4 »44 4 4 4 4 • 4 4 4· 4 4 4 4·· 4 m 444 4 4444 444 4 4 4 4 444 4 4 4 4 4 4 4 • 44 ··♦ • 4 4 4 • 4 4 • 4 • 44 4 444# 44 4 4 * 4 44 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4« • 4• · ♦ • 1 • · 4 »» II · m · 4 »44 4 4 4 4 • 4 4 4 · 4 4 4 4 ·· 4 m 444 4 4444 444 4 4 4 4 444 4 4 4 4 4 4 4 • 44 ·· ♦ • 4 4 4 • 4 4 • 4 • 44 4 444 # 44 4 4 * 4 44 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 «• 4

Claims (17)

1. Anordning (1) för produktion av elektrisk energi, omfattande: - ett första piezoelement (2), 5. ett pä samma underlag med det första piezoelementet (2) placerat andra piezoelement (3), vilka piezoelement (2, 3) är anordnade att omvandla mekanisk energi till elektrisk energi, varvid nivän av den elektriska ener-gin varierar enligt variationer av den mekaniska energin, - ett till det första piezoelementet (2) kopplat kontrollblock (4), som omfattar 10 en mätenhet (4.1) för att bilda mätinformation ρέ basen av energin som genererats av det första elementet (2), och - ett energiförräd (L1) för att lagra den elektriska energin, kännetecknat av att anordningen (1) ytterligare omfattar - en komparator (4.2) för att undersöka mätinformationen för att utreda 15 toppvärdet av den elektriska energin som genererats av det första piezoelementet (2) ooh för att bilda en utlösningssignal frän uppteckningen av toppvärdet, och - en kontrollenhet (4.4, VI) som är kopplad till komparatorn (4.2) för att för-medla utlösningssignalen till kontrollenheten (4.4, V1) som är anordnad 20 att sätta i gang lagring av den elektriska energin som genererats av det andra piezoelementet (3) efter att toppvärdet av den elektriska energin .···. har upptäckts. **· • · « • · ·Apparatus (1) for the production of electrical energy, comprising: - a first piezo element (2); 5. a second piezo element (2) placed on the same support with the first piezo element (2), which piezo elements (2, 3) are arranged to convert mechanical energy to electrical energy, the level of the electrical energy varying according to variations of the mechanical energy, - a control block (4) coupled to the first piezo element (2), comprising a measuring unit (4.1) for forming measurement information ρέ the base of the energy generated by the first element (2), and - an energy supply (L1) for storing the electrical energy, characterized in that the device (1) further comprises - a comparator (4.2) for examining the measurement information for investigating the peak value of the electrical energy generated by the first piezo element (2) ooh to form a trigger signal from the recording of the peak value, and - a control unit (4.4, VI) which is co pplad to the comparator (4.2) to transmit the trigger signal to the control unit (4.4, V1) arranged to initiate storage of the electrical energy generated by the second piezo element (3) after the peak value of the electrical energy. ··. has been discovered. ** · 2. Anordning enligt patentkrav 1, kännetecknad av, att kontrollenheten (4.4, . 25 V1) omfattar en pulsgenerator (4.4) för att bilda en puls efter att toppvärdet :*V har upptäckts, varvid kontrollenheten (4.4, V1) är anpassad att styra energi- » » ·;·| förrädet (L1) att lagra energin som genererats av det andra piezoelementet (3) under puisen.Device according to claim 1, characterized in that the control unit (4.4, V1) comprises a pulse generator (4.4) to form a pulse after the peak value: * V has been detected, the control unit (4.4, V1) being adapted to control energy- »» ·; · | the stock (L1) to store the energy generated by the second piezo element (3) under the puis. 3. Anordning enligt patentkrav 2, kännetecknad av, att kontrollenheten (4.4, :*[*: V1) omfattar en FET-transistor (V1) för att leda den av det andra piezo- .V. elementet (3) producerade energin till energiförrädet (L1) under puisen. » « « • · • 9«Device according to claim 2, characterized in that the control unit (4.4,: * [*: V1) comprises an FET transistor (V1) for conducting it by the second piezo-V. the element (3) produced the energy for the energy supply (L1) during the pauses. »« «• • • • 9« • · **;*' 4. Anordning enligt patentkrav 3, kännetecknad av, att den omfattar en ut- 35 gäng för att mata den av det andra piezoelementet (2) producerade energin :[[[: frän anordningen till en annan anordning (10). 19 1173644. Device according to claim 3, characterized in that it comprises an output for supplying the energy produced by the second piezo element (2): [[[: from the device to another device ( 10). 19 117364 5. Anordning enligt nägot av patentkraven 1-4, kännetecknad av, att mät-informationen är spänningen som producerats av det första elementet (2).Device according to any of claims 1-4, characterized in that the measurement information is the voltage produced by the first element (2). 6. Anordning enligt patentkrav 3, som omfattar en kondensator (C3) för att 5 lagra elektrisk energi, kännetecknad av, att FET-transistorn (V1) är anord- nad att leda i energiförrädet (L1) lagrad energi vid andra tidpunkter än under puisen till kondensatorn (C3).Apparatus according to claim 3, comprising a capacitor (C3) for storing electrical energy, characterized in that the FET transistor (V1) is arranged to conduct energy stored in the energy supply (L1) at different times than during the interruption. to the capacitor (C3). 7. Anordning enligt nägot av patentkraven 1-6, kännetecknad av att energi-10 förrädet (L1) är en spole.Device according to any one of claims 1-6, characterized in that the energy supply (L1) is a coil. 8. System som omfattar en anordning (1) för att producera energi, omfat-tande: - ett första piezoelement (2), 15. ett pä samma underlag med det första piezoelementet (2) placerat andra piezoelement (3), vilka piezoelement {2, 3) är anordnade att omvandla mekanisk energi tili elektrisk energi, varvid nivän av den elektriska ener-gin varierar enligt variationer av den mekaniska energin, - ett tili det första piezoelementet (2) kopplat kontrollblock (4), som omfattar 20 en mätenhet (4.2) för att bilda mätinformation pä basen av energin som genererats av det första piezoelementet (2), och .···. - ett energiförräd (L1) för att lagra elektrisk energi, kännetecknat av att systemet omfattar ytterligare * * * - en komparator (4.2) för att undersöka mätinformationen för att utreda • * ; 25 toppvärdet av den elektriska energin som genererats av det första piezo- :*V elementet (2) och för att bilda en utlösningssignal frän uppteckningen av toppvärdet, - en kontrollenhet (4.4, Vt) som är kopplad till komparatorn (4.2) för att för-medla utlösningssignalen till kontrollenheten (4.4, V1) som är anordnad 30 att sätta i gäng lagring av den elektriska energin som genererats av det andra piezoelementet (2), efter att toppvärdet av den elektriska energin har upptäckts.A system comprising a device (1) for producing energy, comprising: - a first piezo element (2); 15. a piezo element (2) disposed on the same support with the first piezo element (2), said piezo elements { 2, 3) are adapted to convert mechanical energy into electrical energy, the level of the electrical energy varying according to variations of the mechanical energy, - a control block (4) coupled to the first piezo element (2) comprising a measuring unit (4.2) to form measurement information on the basis of the energy generated by the first piezo element (2), and. - an energy supply (L1) for storing electrical energy, characterized in that the system comprises an additional * * * - a comparator (4.2) for examining the measurement information to investigate • *; The peak value of the electrical energy generated by the first piezo: * V element (2) and to generate a trigger signal from the recording of the peak value, - a control unit (4.4, Vt) coupled to the comparator (4.2) to - transmit the trigger signal to the control unit (4.4, V1) arranged to initiate storage of the electrical energy generated by the second piezo element (2), after the peak value of the electrical energy has been detected. • · « ··« *·;·' 9. System enligt patentkrav 8, kännetecknat av, att kontrollenheten (4.4, V1) 35 omfattar en pulsgenerator (4.4) för att bilda en puis efter att toppvärdet har :[[[: upptäckts, varvid kontrollenheten (4.4, V1) är anpassad att styra energiför- J 20 117364 rädet (L1) att lagra energin som genererats av det andra piezoelementet (2) under puisen.9. A system according to claim 8, characterized in that the control unit (4.4, V1) comprises a pulse generator (4.4) to form a pulse after the peak value has: [[[: detected , wherein the control unit (4.4, V1) is adapted to control the energy supply (L1) to store the energy generated by the second piezo element (2) during the pause. 10. System enligt patentkrav 8 eller 9, kännetecknat av, att kontrollenheten 5 (4.4, V1) omfattar en FET-transistor (V1) för att leda den av det andra piezo elementet (3) producerade energin till energiförrädet (L1) under puisen.System according to claim 8 or 9, characterized in that the control unit 5 (4.4, V1) comprises a FET transistor (V1) for directing the energy produced by the second piezo element (3) to the energy supply (L1) under the puis. 11. System enligt patentkrav 10, kännetecknat av, att det omfattar en ut-gäng för att mata den av det andra piezoelementet (2) producerade energin 10 frän anordningen till en annan anordning (10).System according to claim 10, characterized in that it comprises an output for supplying the energy 10 produced by the second piezo element (2) from the device to another device (10). 12. System enligt patentkrav 10, kännetecknat av, att det ytterligare omfattar en sändare (10) för att sända mätinformationen pä ett trädlöst sätt, och en mottagare (11) för att motta mätinformationen, och att utgängen är kopplad 15 tili sändaren (10) för att producera energi för sändaren (10).System according to claim 10, characterized in that it further comprises a transmitter (10) for transmitting the measurement information in a wireless manner, and a receiver (11) for receiving the measurement information, and the output is coupled to the transmitter (10). to produce energy for the transmitter (10). 13. System enligt nägot av patentkraven 8-12, kännetecknat av, att mätinformationen är spänningen som producerats av det första elementet (2).System according to any of claims 8-12, characterized in that the measurement information is the voltage produced by the first element (2). 14. System enligt patentkrav 10, som omfattar en kondensator (C3) för att lagra elektrisk energi, kännetecknat av, att FET-transistorn (V1) är anordnad ·"*. att leda i energiförrädet (L1) lagrad energi till kondensatorn (C3) vid andra tidpunkter an under puisen. • * • ** ϊ . e. 25System according to claim 10, comprising a capacitor (C3) for storing electrical energy, characterized in that the FET transistor (V1) is arranged to conduct energy stored in the energy supply (L1) to the capacitor (C3). at other times during the pause. • * • ** ϊ. e. 25 15. System enligt nägot av patentkraven 8-14, kännetecknat av att energi- Y förrädet (L1) är en spole. ··· • » » · • « * * ψSystem according to any of claims 8-14, characterized in that the energy Y supply (L1) is a coil. ··· • »» · • «* * ψ ***·· 16. Ring som omfattar en anordning (1) för att producera energi, omfattande: - ett i förbindelse med ringens inre yta fäst första piezoelement (2), 30. ett pä samma underlag med det första piezoelementet (2) place rat andra Ϋ*: piezoelement (3), vilka piezoelement (2, 3) är anordnade att omvandla mekanisk energi tili elektrisk energi, varvid nivän av den elektriska ener- • * · gin varierar enligt variationer av den mekaniska energin, T* - ett tili det första piezoelementet (2) kopplat kontrollblock (4), som omfattar • · v.: 35 en mätenhet (4,2) för att bilda mätinformation pä basen av energin som genererats av det första piezoelementet (2), och - ett energiförräd (L1) för att lagra den elektriska energin, 21 117364 kännetecknad av att ringen ytteriigare omfattar - en komparator (4.2) för att undersöka mätinformationen för att utreda toppvärdet av den elektriska energin och för att bilda en utlösningssignal frän uppteckningen av toppvärdet, 5. en kontrollenhet (4.4, V1) som är kopplad til! komparatorn (4.2) för att för- medla utlösningssignalen tilt kontrollenheten (4.4, V1) som är anordnad att sätta i gäng lagring av den elektriska energin som genererats av det andra piezoelementet (2), efter att toppvärdet har upptäckts. 10*** ·· 16. Ring comprising a device (1) for producing energy, comprising: - a first piezo element (2), fixed in conjunction with the inner surface of the ring, 30. one on the same support with the first piezo element (2) placed second Ϋ *: piezo elements (3), which piezo elements (2, 3) are arranged to convert mechanical energy into electrical energy, the level of the electrical energy varying according to variations of the mechanical energy, T * -. a control block (4) coupled to the first piezo element (2), comprising: a measuring unit (4.2) to form measurement information on the basis of the energy generated by the first piezo element (2); and energy supply (L1) for storing the electrical energy, characterized in that the ring further comprises - a comparator (4.2) for examining the measurement information for investigating the peak value of the electrical energy and for generating a trigger signal from the recording of two 5. a control unit (4.4, V1) connected to! the comparator (4.2) for transmitting the trigger signal to the tilt control unit (4.4, V1) which is arranged to initiate storage of the electrical energy generated by the second piezo element (2), after the peak value is detected. 10 17. Förfarande för att producera energi, varvid: - mekanisk energi omvandlas tili elektrisk energi i ett första piezoelement (2) och ett pä samma underlag med det första piezoelementet (2) placerat andra piezoelement (2), vars nivä av elektrisk energi varierar enligt varia-tioner av den mekaniska energin, 15. man bildar mätinformation pä basen av energin som genererats av det första piezoelementet (2), och - man använder ett energiförräd (L1) för att lagra den elektriska energin, kännetecknat av att i förfarandet ytteriigare - undersöks mätinformationen för att utreda toppvärdet av den elektriska 20 energin, - elektrisk energi som producerats av det andra piezoelementet (2) lagras i .1 2··. energiförrädet (L1), och • « .·!·. - energiförrädets (L1) verksamhet leds att sätta i gäng lagring av den elekt- ] riska energin som producerats av det första piezoelementet (2), efter att .1 .1 25 toppvärdet av den elektriska energin har upptäckts. • 1 m ··· t • • · » * • · · • · • 1 • · · * » » · • 1 · ♦ 1 • 1· * » * · ♦ • · · ·· · • » • 1 · · · * ♦ · • 1 2 · • 1 • » • · mA method of producing energy, wherein: - mechanical energy is converted into electrical energy in a first piezo element (2) and on the same substrate with the first piezo element (2) placed second piezo element (2), whose level of electrical energy varies according to variations of the mechanical energy, 15. forming measurement information on the basis of the energy generated by the first piezo element (2), and - using an energy supply (L1) to store the electrical energy, characterized in that in the process further - the measurement information is examined to investigate the peak value of the electrical energy, - electrical energy produced by the second piezo element (2) is stored in .1 2 ··. the energy supply (L1), and • «. ·! ·. - the operation of the energy supply (L1) is led to start storing the electrical energy produced by the first piezo element (2), after the .1 .1 peak value of the electrical energy has been detected. • 1 m ··· t • • · »* • · · • · • 1 • · · *» »· • 1 · ♦ 1 • 1 · *» * · ♦ • · · ·· · • »• 1 · · · * ♦ · • 1 2 · • 1 • »• · m
FI20045190A 2004-05-21 2004-05-21 Energy production arrangement FI117364B (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20045190A FI117364B (en) 2004-05-21 2004-05-21 Energy production arrangement
PCT/FI2005/050171 WO2005114826A1 (en) 2004-05-21 2005-05-20 A piezoelectric generator system that includes an energy storage
CA002567458A CA2567458A1 (en) 2004-05-21 2005-05-20 A piezoelectric generator system that includes an energy storage
EP05742059A EP1751844A4 (en) 2004-05-21 2005-05-20 A piezoelectric generator system that includes an energy storage
US11/596,931 US7781937B2 (en) 2004-05-21 2005-05-20 Piezoelectric generator system that includes an energy storage

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20045190A FI117364B (en) 2004-05-21 2004-05-21 Energy production arrangement
FI20045190 2004-05-21

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20045190A0 FI20045190A0 (en) 2004-05-21
FI20045190A FI20045190A (en) 2005-11-22
FI117364B true FI117364B (en) 2006-09-15

Family

ID=32338466

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20045190A FI117364B (en) 2004-05-21 2004-05-21 Energy production arrangement

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7781937B2 (en)
EP (1) EP1751844A4 (en)
CA (1) CA2567458A1 (en)
FI (1) FI117364B (en)
WO (1) WO2005114826A1 (en)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009114644A2 (en) * 2008-03-11 2009-09-17 Adaptivenergy Llc. Circuits for harvesting energy from piezoelectric devices
DE112009005383T5 (en) * 2009-11-17 2012-09-13 Urban Environment Engineering Co. Ltd. Generator device for a vehicle
DE102010018875A1 (en) * 2010-04-30 2011-11-03 Siemens Aktiengesellschaft Piezoelectric generator with various piezo elements and electronic circuit
US8269399B2 (en) * 2010-05-13 2012-09-18 General Electric Company Systems and apparatus for harvesting energy
DE102010038136B4 (en) * 2010-10-12 2015-12-17 Huf Hülsbeck & Fürst Gmbh & Co. Kg Tire module and tire fitted with it
JP6015917B2 (en) * 2011-10-03 2016-10-26 セイコーエプソン株式会社 Power generation device, electronic device and moving means
JP5800144B2 (en) * 2011-10-03 2015-10-28 セイコーエプソン株式会社 POWER GENERATION DEVICE, ELECTRONIC APPARATUS, TRANSPORTING DEVICE AND GENERATION DEVICE CONTROL METHOD
WO2013153088A1 (en) * 2012-04-11 2013-10-17 Huf Hülsbeck & Fürst Gmbh & Co. Kg Tyre module with piezo‑electric transducer and tyre equipped therewith
US10205084B2 (en) 2016-03-31 2019-02-12 Intel Corporation Power harvesting
CN105863210A (en) * 2016-05-19 2016-08-17 浙江红高梁木业有限公司 Plastic piezoelectric floor
CN105863211A (en) * 2016-05-19 2016-08-17 浙江红高梁木业有限公司 Piezoelectric floorboard
CN108189627A (en) * 2018-01-02 2018-06-22 广东合微集成电路技术有限公司 A kind of self-powered, the tire transmission function method for sensing from perception
JP7563066B2 (en) * 2020-09-14 2024-10-08 住友ゴム工業株式会社 Piezoelectric Tire

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4210898A (en) * 1979-04-30 1980-07-01 Gould Inc. Low tire warning system
US4504761A (en) * 1981-12-28 1985-03-12 Triplett Charles G Vehicular mounted piezoelectric generator
US5801475A (en) * 1993-09-30 1998-09-01 Mitsuteru Kimura Piezo-electricity generation device
GB2307044A (en) 1995-11-07 1997-05-14 John Michael Jessop Tyre mileage monitoring apparatus and method
US6259372B1 (en) * 1999-01-22 2001-07-10 Eaton Corporation Self-powered wireless transducer
US6995496B1 (en) * 1999-06-01 2006-02-07 Continuum Photonics, Inc. Electrical power extraction from mechanical disturbances
US6580177B1 (en) * 1999-06-01 2003-06-17 Continuum Control Corporation Electrical power extraction from mechanical disturbances
FR2802731B1 (en) * 1999-12-16 2002-01-25 Schneider Electric Ind Sa AUTONOMOUS REMOTE CONTROL DEVICE, APPARATUS AND ELECTRICAL INSTALLATION COMPRISING SUCH A DEVICE
ES2282255T3 (en) * 2000-04-18 2007-10-16 Pirelli Tyre S.P.A. PIEZO-ELECTRIC GENERATOR FOR DETECTORS LOCATED INSIDE VEHICLE TIRES.
US6528928B1 (en) * 2001-08-20 2003-03-04 Ocean Power Technologies, Inc. Switched resonant power conversion electronics
DE10150128C2 (en) * 2001-10-11 2003-10-02 Enocean Gmbh Wireless sensor system
US7301454B2 (en) * 2001-12-21 2007-11-27 Bae Systems Plc Sensor system
US7429801B2 (en) * 2002-05-10 2008-09-30 Michelin Richerche Et Technique S.A. System and method for generating electric power from a rotating tire's mechanical energy
GB0222680D0 (en) 2002-10-01 2002-11-06 Haswell Moulding Technologies Power generation
DE20311429U1 (en) 2003-07-24 2003-09-25 Beyer, Wolfgang, Dipl.-Ing., 04318 Leipzig Assembly for energy generation, storage and application on portable containers, such as briefcases, suitcases, bags etc. with central control module for energy and/or data
KR101023712B1 (en) * 2003-12-29 2011-03-25 피렐리 타이어 소시에떼 퍼 아찌오니 Method and system for generating electrical energy within a vehicle tyre
US7443083B2 (en) * 2005-04-27 2008-10-28 Drexel University Piezoelectric powered vehicles and motors

Also Published As

Publication number Publication date
WO2005114826A1 (en) 2005-12-01
EP1751844A1 (en) 2007-02-14
FI20045190A (en) 2005-11-22
US7781937B2 (en) 2010-08-24
US20090039733A1 (en) 2009-02-12
EP1751844A4 (en) 2010-09-01
FI20045190A0 (en) 2004-05-21
CA2567458A1 (en) 2005-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI117364B (en) Energy production arrangement
Eichhorn et al. A smart and self-sufficient frequency tunable vibration energy harvester
US8604669B2 (en) Passive alternating current sensor
US7081693B2 (en) Energy harvesting for wireless sensor operation and data transmission
US9130389B2 (en) Apparatus for wireless power transmission using multi antenna and method for controlling the same
US9620283B2 (en) Low cost wireless (resistive) sensor based on impedance coupling/modulation using MRC
CN103947080B (en) Electric supply installation and method for controlling power supply
JP2013051857A5 (en)
KR20170117580A (en) Battery cells, batteries and vehicles for vehicle batteries
KR101943082B1 (en) Wireless power transmission device, wireless power receiving device and wireless power transmission system
US9310404B2 (en) Power measurement system and power temperature converter
US11121648B2 (en) Piezoelectric generator
JP2012147560A (en) Wireless power transmission device
US9780597B2 (en) Vehicular electrical architecture of both wireless power and communication peripherals using MRC
US9263942B2 (en) Low-consumption and high-efficiency energy-scavenging interface, method for operating the energy-scavenging interface, and system comprising the energy-scavenging interface
AU2010333395A1 (en) Electroactive polymer generator for converting mechanical energy into electrical energy
US10673357B2 (en) Power generation device
Barker et al. Piezoelectric-powered wireless sensor system with regenerative transmit mode
JP6068282B2 (en) Wireless sensor terminal
KR101941631B1 (en) Ultra sonic vibrating device
US11177800B2 (en) Power transmission device and contactless power transmission device
US12149189B2 (en) Devices with multiple electrical converters for synchronized electrical charge extraction
EP3435543A1 (en) A semiconductor device and method of measurement of physical parameters of a semiconductor device
KR101186767B1 (en) Oscillator system having self calibration function of frequency
JP6478183B2 (en) Power generator

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 117364

Country of ref document: FI

MM Patent lapsed